Onsemi NCP5156x隔离双通道栅极驱动器评估板使用指南

作为一名电子工程师，在设计和测试电路时，合适的评估板能为我们提供极大的便利。今天，就来详细介绍Onsemi的NCP5156x隔离双通道栅极驱动器评估板。

文件下载：NCP-NCV51561D2PAK7LGEVB.pdf

一、引言

该评估板主要用于评估NCP5156x系列产品，包括NCP51561xyDWR2G、NCV51561xyDWR2G、NCP51560xyDWR2G等型号。使用时需结合NCP5156x和NCV5156x的数据手册、Onsemi的应用笔记以及技术支持团队的建议。评估板相关信息可在Onsemi官网（www.onsemi.com）查询。

二、产品描述

2.1 基本特性

NCP5156x是隔离双通道栅极驱动器，源极和漏极峰值电流分别为4.5A/9A，专为快速开关驱动功率MOSFET和SiC MOSFET功率开关而设计，具有短且匹配的传播延迟。

2.2 隔离特性

输入到每个输出之间有5 kVRMS的内部电流隔离，两个输出驱动器之间有内部功能隔离，允许高达1500 VDC的工作电压。可用于两个低侧、两个高侧开关或半桥驱动器的任意配置，且具有可编程死区时间。ENA/DIS引脚可同时启用或禁用两个输出。

2.3 保护功能

具备独立的欠压锁定（UVLO）保护和死区时间调整功能。

2.4 关键特性

• 灵活配置：可作为双低侧、双高侧或半桥栅极驱动器。
• 独立UVLO保护：两个输出驱动器都有独立的UVLO保护。
• 宽输出电源电压范围：6.5V至30V，针对MOSFET和SiC有不同的UVLO阈值。
• 高输出电流：4.5A峰值源电流，9A峰值漏电流。
• 高共模瞬态抗扰度：CMTI > 200 V/ns。
• 低传播延迟：典型36 ns，每通道最大延迟匹配5 ns，最大脉冲宽度失真5 ns。
• 用户可编程输入逻辑：可通过ANB引脚选择单输入或双输入模式，以及启用或禁用模式。
• 用户可编程死区时间：可根据需求设置死区时间。
• 多种封装类型：包括TO - 220、TO - 3P、TO - 247、D - PAK、D2PAK、TO - 247 - 4L和D2PAK - 7L等。

三、评估板操作

3.1 评估板特点

• 采用宽体SOIC - 16封装的NCP51561产品系列评估板。
• (V{DD})电源范围为3V至5.0V，(V{CCA} / V_{CCB})电源范围高达30V。
• 具有4.5A和9A的源/漏电流驱动能力。
• TTL兼容输入，INA、INB和ANB引脚允许的输入电压高达18V。
• 板载微调电位器用于死区时间编程。
• 有用于INA、INB和ENA/DIS引脚的3位置接头，以及用于ANB引脚的2位置接头。
• 支持通过连接外部功率级对MOSFET和SiC MOSFET进行半桥测试。

3.2 电源和接地

评估板的初级侧（VDD）由3V至5.0V的单电源供电，通过J2连接，可通过测试点TP6和TP7监测初级电源。次级侧（VCCA、VSSA、VCCB和VSSB）电源范围为6.5V至30V，(V{CCA})和(V{CCB})可分别通过TP3和TP11监测。为了去耦，(V{CCA})和(V{CCB})引脚应使用至少为栅极电容10倍、大于100 nF的电容旁路，且应尽可能靠近器件放置，推荐使用一个大于100 nF的陶瓷表面贴装电容和一个几微法的钽或电解电容并联。

3.3 输入和输出连接

• 初级侧电源连接到(V_{DD})连接器（J2）。
• 次级侧电源连接到(V{CCA})和(V{CCB})连接器（J9和J13）。
• INA信号连接到SIGNAL连接器（J1 - 1和J4）。
• INB信号连接到SIGNAL连接器（J1 - 2和J5）。
• 启用或禁用信号连接到ENA/DIS连接器（J1 - 3和J15）。
• ANB信号连接到ANB跳线（J11）。

3.4 不同型号使用说明

• NCP51560：拆除NCP51561单元，焊接要测试的NCP51560选项，且不要使用与ANB引脚相关的功能。
• NCP/V51563：拆除NCP51561单元，焊接要测试的NCP51563/NCV51563选项，其余保持不变。

3.5 评估板跳线设置

评估板有多个跳线，每个跳线有不同的设置选项，具体如下表所示：	Jumper	Jumper Setting Options	Default Setting
J4 - INA	Option1：跳线未安装，INA/PWM信号由外部信号提供，若未连接则此引脚默认低电平 Option2：J4 - INA - 2和J4 - INA - 3跳线设置INA为低电平 Option3：J4 - INA - 2和J4 - INA - 1跳线设置INA为高电平	Option1
J5 - INB	Option1：跳线未安装，INB信号由外部信号提供，若未连接则此引脚默认低电平 Option2：J5 - INB - 2和J5 - INB - 3跳线设置INB为低电平 Option3：J5 - INB - 2和J5 - INB - 1跳线设置INB为高电平	Option1
J11 - ANB	Option1：J11 - ANB - 2和J11 - ANB - 4跳线设置ANB为低电平，用于双输入模式 Option2：J11 - ANB - 1和J11 - ANB - 3跳线设置ANB为高电平，用于单输入（PWM）模式	Option1
J15 - ENA/DIS	Option1：跳线未安装，DISABLE信号由外部信号提供，若未连接则此引脚默认低电平 Option2：J15 - ENA/DIS - 2和J15 - ENA/DIS - 3跳线设置DISABLE为低电平（或ENABLE为低电平） Option3：J15 - ENA/DIS - 2和J15 - ENA/DIS - 1跳线设置DISABLE为高电平（或ENABLE为高电平）	Option2
T.P1	Option1：T.P1 - 1和T.P1 - 2跳线用于半桥应用 Option2：T.P1 - 1和T.P1 - 2跳线断开用于台架测试	Option2
T.P2	Option1：T.P2 - 1和T.P2 - 2跳线以及J16 - 2和J16 - 4跳线用于单电源（(V{CCA} = V{CCB})） Option2：T.P2 - 1和T.P2 - 2跳线以及J16 - 1和J16 - 3跳线用于(V_{CCA})自举电源	Option1
T.P3	Option1：T.P3 - 1和T.P3 - 2跳线用于单电源（如(V{SSA} = V{SSB})） Option2：T.P3 - 1和T.P3 - 2跳线断开用于双电源	Option1
T.P4 T.P5	Option1：T.P4 - 1和T.P4 - 2跳线用于负栅极驱动偏置 Option2：T.P5 - 1和T.P5 - 2跳线用于单极栅极驱动	Option2
T.P6 T.P7	Option1：T.P6 - 1和T.P6 - 2跳线用于负栅极驱动偏置 Option2：T.P7 - 1和T.P7 - 2跳线用于单极栅极驱动	Option2

3.6 上电前设置

• 若使用启用模式（如NCP51561xA版本），ENA/DIS引脚（PIN5）应通过J15的引脚1和2之间的线桥连接到(V_{DD})（PIN3或PIN8），若未连接则此引脚默认高电平。若使用禁用模式（如NCP51561xB版本），应通过J15的引脚2和3之间的线桥将ENA/DIS引脚连接到GND引脚。
• 若使用双输入模式，应通过J11的引脚2和4之间的线桥将ANB引脚（PIN7）连接到GND（PIN4）。若使用单输入模式，应通过J11的引脚1和3之间的线桥将ANB引脚连接到(V_{DD})引脚。
• 应在DT引脚（pin6）和GND（pin4）之间连接电阻以进行死区时间控制模式。当DT引脚浮空（开路）时，两个驱动器输出（OUTA和OUTB）之间的最小死区时间（tDTMIN）通常为10 ns，不允许出现交叉导通。

3.7 台架设置

台架设置包括函数发生器、电源和示波器的连接，连接时需确保函数发生器和电源的所有输出在连接前都已禁用。具体连接如下：

• 函数发生器通道A应用于INA（J4或J1引脚1）↔ TP1。
• 函数发生器通道B应用于INB（J5或J1引脚2）↔ TP2。
• 若使用启用模式，ENA/DIS引脚（PIN5）应通过J15的引脚1和2之间的线桥连接到(V_{DD})（PIN3或PIN8）。若使用禁用模式，应通过J15的引脚2和3之间的线桥将ENA/DIS引脚连接到GND引脚（PIN4）。
• 若使用相同极性的双输入信号（INA和INB），DT引脚（PIN6）应连接到(V_{DD})（PIN3或8）。若使用相反极性的双输入信号，应在DT引脚（pin6）和GND（pin4）之间连接电阻（R13）或DT引脚浮空（开路）。
• 若使用双输入模式，应通过J11的引脚2和4之间的线桥将ANB引脚（PIN7）连接到GND（PIN4）。若使用单输入模式，应通过J11的引脚1和3之间的线桥将ANB引脚（PIN7）连接到(V_{DD})引脚（PIN3或8）。
• 电源1：正极连接到J2引脚1（或TP6），负极连接到J2引脚2。
• 电源2：正极连接到J9引脚1（或TP4），负极直接连接到J9引脚2（或TP10），并通过J16的引脚2和4之间的线桥连接到VAIN和(V_{CCA})。
• 电源3：正极连接到J13引脚1（或TP13），负极直接连接到J13引脚2（或TP17）。
• 示波器通道A探头连接TP8 ↔ TP10，建议使用较小的测量环路。
• 示波器通道B探头连接TP14 ↔ TP17，建议使用较小的测量环路。

3.8 上电和下电程序

3.8.1 上电

• 若不使用半桥应用，可通过T.P3的引脚1和2之间的线桥将(V{SSA})引脚连接到(V{SSB})引脚。
• 启用初级侧(V_{DD})连接器J2的引脚1的电源。
• 启用次级侧(V{CCA})连接器J9的引脚1和(V{CCB})连接器J13的引脚1的电源。若设置正确，在DMM1和DMM2上测量(V{CCA})和(V{CCB})的静态电流范围为0.5 mA至约1.0 mA。
• 若使用负栅极驱动偏置，应通过T.P4和T.P6的引脚1和2之间的线桥将开关源引脚（S2A和S2B）连接到ZD1和ZD2引脚，负偏置由齐纳二极管电压设置。若使用单极栅极驱动（默认），应通过T.P5和T.P7的引脚1和2之间的线桥将开关源引脚（S2A和S2B）连接到(V{SSA})和(V{SSB})引脚。
• 启用函数发生器的双通道输出（通道A和通道B）。
• 示波器上通道A和通道B将出现稳定的脉冲输出，示波器频率测量应与函数发生器输出相同，在无负载条件下，DMM #1和#2的读数应约为3 mA ±1 mA。有关工作电流的更多信息，请参考NCP51561数据手册。

3.8.2 下电

• 禁用函数发生器。
• 禁用次级侧(V{CCA})和(V{CCB})的电源。
• 禁用初级侧(V_{DD})的电源。
• 断开电缆和探头。

四、电气规格

NCP51561评估板的推荐工作条件如下表所示：	Rating	V Symbol	Min	Max	Unit
电源电压 - 输入侧	(V_{DD})	3.0	5.0	V
电源电压 - 驱动器侧（5 - V UVLO版本）	(V{CCA}) (V{CCB})	6.5	30	V
电源电压 - 驱动器侧（8 - V UVLO版本）		9.5	30	V
电源电压 - 驱动器侧（13 - V UVLO版本）		14.5	30	V
电源电压 - 驱动器侧（17 - V UVLO版本）		18.5	30	V
引脚INA、INB和ANB的逻辑输入电压	(V_{IN})	0	18	V
引脚ENA/DIS的逻辑输入电压	(V_{EN})	0	5.0	V
工作结温	(T_j)	- 40	+ 125	°C

五、物料清单（BOM）

评估板的物料清单如下表所示：	Reference	Qty	Description	Footprint
U1	1	栅极驱动器	NCP51561，16 SOIC - WB
		二极管		onsemi
		电阻
	2		4.7 Ω
R11, R12
	1	电阻
C1, C2		陶瓷电容		SMD 0805W
		陶瓷电容
C5, C11				SMD 0805W
C12		陶瓷电容
C13, C14, C15, C16	4		1 μF, 50 V
M1, M2
	TO - 247 - 4L
For Only Type - C	D2PAK - 7L
	1			EB21A - 04 - D
J2, J9, J13
	2	BNC连接器		SMB
	3	3引脚接头
	4	连接器

六、输入和输出阶段

6.1 输入阶段

NCP51561的输入引脚基于TTL兼容输入阈值逻辑，与(V_{DD})电源电压无关。逻辑电平兼容输入的典型高阈值为1.6 V，典型低阈值为1.1 V，输入阻抗通常为200 k